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第1章 绪论1

1.1 研究背景与意义1

1.1.1 单相重合闸的应用和意义1

1.1.2 潜供电弧的形成机理2

1.2 潜供电弧的研究现状与关键问题4

1.2.1 潜供电弧的物理实验4

1.2.2 潜供电弧的数学建模8

1.2.3 潜供电弧的图像识别与重构10

1.2.4 潜供电弧与电力系统的交互作用11

1.2.5 潜供电弧的抑制技术12

1.2.6 新型工况下的潜供电弧问题18

1.2.7 特高压半波长输电线路潜供电弧问题19

1.3 本书主要内容19

第2章 潜供电弧物理模拟实验研究23

2.1 实验设计23

2.1.1 总体设计思路23

2.1.2 实验回路拓扑23

2.1.3 实验回路参数23

2.1.4 实验设备规格24

2.2 实验结果26

2.2.1 潜供电弧燃弧时间26

2.2.2 谐波特性29

2.2.3 电弧伏安特性31

2.2.4 电弧运动特性31

2.2.5 潜供电弧间歇性不规则运动及其影响36

2.2.6 潜供电弧熄灭特性40

2.3 本章小结42

第3章 潜供电弧多物理场耦合动力学与起始位置随机性建模44

3.1 潜供电弧多物理场耦合动力学模型44

3.1.1 弧柱模型44

3.1.2 弧根模型48

3.1.3 电流元选取与仿真流程50

3.1.4 潜供电弧多物理场耦合动力学模型实验验证51

3.2 潜供电弧起始位置随机性模型55

3.2.1 短路电弧通道电导率计算55

3.2.2 潜供电弧起始发展方向59

3.2.3 仿真流程与仿真结果60

3.2.4 潜供电弧起始位置随机性模型实验验证62

3.3 本章小结64

第4章 潜供电弧运动物理机制研究65

4.1 弧根跳跃物理机制模拟65

4.2 潜供电弧长度动态变化特性68

4.3 多物理场耦合应力对潜供电弧运动特性的影响70

4.3.1 潜供电流对运动特性的影响70

4.3.2 热浮力对运动特性的影响71

4.3.3 风力作用下的运动特性与燃弧时间72

4.3.4 多物理场耦合应力对运动特性的影响机制74

4.4 不同导线方向下潜供电弧运动特性76

4.5 不同起弧位置下潜供电弧运动特性78

4.6 本章小结80

第5章 潜供电弧等离子体数值模拟81

5.1 潜供电弧放电等离子体数学模型81

5.1.1 系数型偏微分方程和漂移-扩散模型81

5.1.2 潜供电弧放电过程简化模型83

5.1.3 基于泊松方程的电场数学模型84

5.2 潜供电弧放电过程数值仿真84

5.2.1 模型定义和网格剖分84

5.2.2 模型参数设置85

5.3 仿真结果分析87

5.3.1 空间电场分布特性87

5.3.2 带电粒子分布特性89

5.4 本章小结94

第6章 潜供电弧图像识别与三维重构95

6.1 潜供电弧的图像识别95

6.1.1 图像采集原理95

6.1.2 图像处理算法96

6.1.3 实验结果分析99

6.1.4 潜供电弧图像特征参数识别103

6.2 潜供电弧三维重构107

6.2.1 双目立体视觉重构原理108

6.2.2 三维重构流程109

6.3 本章小结113

第7章 潜供电弧电磁暂态特性114

7.1 潜供电流暂态特性114

7.1.1 潜供电流暂态计算模型114

7.1.2 潜供电流暂态过程117

7.1.3 潜供电流暂态过程影响因素118

7.1.4 自由分量的衰减与振荡特性122

7.2 零休阶段恢复电压特性126

7.2.1 恢复电压上升率计算模型126

7.2.2 单相接地故障电路模型127

7.2.3 恢复电压上升率影响因素130

7.3 本章小结137

第8章 潜供电弧抑制措施研究138

8.1 面向潜供电弧抑制的并联电抗器参数综合优化138

8.1.1 同塔多回线路的电磁耦合模型139

8.1.2 基于潜供电弧抑制的并联电抗器参数优化142

8.1.3 基于谐振过电压抑制的并联电抗器参数优化146

8.2 基于均压电容的新型潜供电弧抑制措施149

8.2.1 双断口断路器拓扑149

8.2.2 考虑双断口断路器均压电容的线路模型150

8.2.3 仿真计算155

8.2.4 基于扩展均压电容的新型潜供电弧抑制措施161

8.2.5 影响因素分析163

8.2.6 均压电容运行技术指标166

8.3 本章小结166

第9章 复杂工况下的潜供电弧问题168

9.1 安装混合无功补偿特高压输电线路潜供电弧特性与重合闸策略168

9.1.1 混合无功补偿关键元件及结构组成169

9.1.2 混合无功补偿对潜供电弧影响仿真分析170

9.1.3 混合无功补偿对潜供电弧低频振荡影响机理172

9.1.4 影响潜供电弧特性的因素173

9.1.5 混合无功补偿中旁路断路器与主断路器单相重合闸配合策略177

9.2 安装故障限流器的输电线路潜供电弧特性与重合闸策略178

9.2.1 氧化锌避雷器式故障限流器简介179

9.2.2 超高压输电系统分析模型179

9.2.3 旁路断路器断开时间对潜供电流的影响180

9.2.4 潜供电流低频分量的产生机理分析182

9.2.5 含限流器的线路单相重合闸操作184

9.3 本章小结187

第10章 特高压半波长输电线路的潜供电弧特性189

10.1 半波长输电线路潜供电流和恢复电压189

10.2 半波长输电线路潜供电流和恢复电压仿真研究191

10.2.1 传输功率对潜供电流和恢复电压的影响191

10.2.2 调谐方式对潜供电流和恢复电压的影响194

10.2.3 线路长度对潜供电流和恢复电压的影响197

10.3 潜供电弧抑制措施与单相自动重合闸198

10.3.1 快速接地开关的分布配置198

10.3.2 半波长输电潜供电弧燃弧时间与单相重合闸203

10.4 本章小结204

参考文献206